【手続補正書】
【提出日】平成18年9月7日(2006.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位指令部からの指令に基づいてロボットと外部軸とを制御するロボットの制御装置において、
前記ロボットと前記外部軸とを含む実機部を模擬したシミュレーション部と、
前記実機部及び前記シミュレーション部の同一状態量を比較して状態量比較値を出力する状態量比較部と、
前記状態量比較値と予め設定された検出しきい値とを比較して外部との接触を検出する接触検出部と、
前記接触検出部の接触状態量に応じて、ロボット及び外部軸の位置を修正するための位置修正量を演算する修正量演算部と、
前記位置修正量を前記上位指令部からの指令に加算する指令修正部とを備えることを特徴とするロボットの制御装置。
【請求項２】
前記位置修正量を記憶する修正量記憶部を備え、前記指令修正部は次の動作指令時に前記位置修正量を前記動作指令から減算することを特徴とする請求項１記載のロボットの制御装置。
【請求項３】
前記修正量演算部は、前記接触検出部からの接触状態量を基に、前記ロボット及び前記外部軸の少なくとも一方の位置修正量を演算することを特徴とする請求項１乃至２記載ロボットの制御装置。
【請求項４】
前記修正量演算部は、前記接触状態量が、予め設定された状態量になるように修正量を演算することを特徴とする請求項１または３記載ロボットの制御装置。
【請求項５】
前記接触状態量は前記ロボット及び前記外部軸の検出位置であり、前記修正量演算部は、前記検出位置と動作指令を基に、前記ロボット及び前記外部軸への位置修正量を演算することを特徴とする請求項１乃至４記載ロボットの制御装置。
【請求項６】
前記指令修正部は、前記ロボット及び前記外部軸が接触対象物に接触するように動作指令を調整する指令調整部を備えることを特徴とする請求項１乃至５記載ロボットの制御装置。
【請求項７】
前記指令修正部は、予め設定された時間に基づいて前記ロボットに対する前記外部軸の動作指令を調整する時間調整部とを備えることを特徴とする請求項１乃至６記載ロボットの制御装置。
【請求項８】
前記指令修正部は、前記ロボット及び前記外部軸のエンドエフェクタの作業点が前記接触対象物と接触し、前記接触検出部で接触検出されるまでに前記接触対象物が撓む量をパラメータとして設定することを特徴とする請求項１乃至７記載ロボットの制御装置。
【請求項９】
前記検出しきい値、前記指令調整量、前記時間調整量、前記撓み量をパラメータとして入力できる操作ペンダントを備えることを特徴とする請求項１乃至８記載のロボットの制御装置。
【請求項１０】
ロボットを操作する操作ペンダントを備え、前記操作ペンダントの操作画面上に、連続量又は離散量の形式で前記状態量を表示し、パラメータを調整可能とすることを特徴とする請求項１乃至９記載のびロボットの制御装置。
【請求項１１】
前記指令修正部は、前記接触対象物上の同じ加圧方向の作用点に対して、第１作用点で取得した位置修正量を第２作用点以降にある作用点の位置に対して修正することを特徴とする請求項１乃至１０記載ロボットの制御装置。
【請求項１２】
前記外部軸が接触対象物に加えた力により生じた前記外部軸の構造体の変形量との関係式を予め求めておき、接触検出した前記状態量に応じた変形量を、ロボットへの位置修正量とすることを特徴とする請求項１乃至１１記載ロボットの制御装置。
【請求項１３】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボットと外部軸とを制御するロボットの制御方法において、
前記ロボット及び前記外部軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、
前記モータを模擬したモータモデルと、前記機構部を模擬した機構モデル部と、前記モータ制御部を模擬した制御モデル部とを有するシミュレーション部を有し、
前記モータ制御部及び前記モータ及び前記機構部を含む実機部及び前記シミュレーション部は並列に配置され、上位指令生成部からの動作指令をそれぞれに入力し、
前記実機部と前記シミュレーション部の同一状態量を比較し、
前記比較した状態量比較値と予め設定された検出しきい値を比較して外部との接触を検出し、
接触検出した状態量に応じて、ロボット及び外部軸の位置を修正することを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項１４】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボットと外部軸とを制御するロボットの制御方法において、
前記ロボット及び前記外部軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、
プレイバック運転時に、第１ステップとして、前記外部軸を前記ロボットに対して先行動作させて接触対象物に接触させ、前記外部軸の前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで接触検出して前記接触対象物に対する位置修正量を演算し、
第２ステップとして、第１ステップで求めた前記接触対象物の前記位置修正量を基に前記ロボット及び外部軸の位置を修正し、
第３ステップとして、次の動作命令時に第２ステップで修正した前記位置修正量を動作指令から減算することを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項１５】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボットと外部軸とを制御するロボットの制御方法において、
前記ロボット及び前記外部軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、
プレイバック運転時に、第１ステップとして、前記ロボット又は前記外部軸を接触対象物に接触させ、前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで接触力を演算して、前記接触力を基に前記接触対象物に対する位置修正量を演算し、
第２ステップとして、第１ステップで求めた前記位置修正量を基に前記ロボット及び前記外部軸の位置を修正し、
第３ステップとして、次の動作命令時に第２ステップで修正した前記位置修正量を動作指令から減算することを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項１６】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボットと外部軸とを制御するロボットの制御方法において、
前記ロボット及び前記外部軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、
教示作業時に、第１ステップとして、前記外部軸を前記ロボットに対して先行動作させて接触対象物に接触させ、前記外部軸の前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで接触検出して前記接触対象物に対する位置修正量を演算し、
第２ステップとして、第１ステップで求めた前記接触対象物の前記位置修正量を基に前記ロボット及び外部軸の位置を修正し、
第３ステップとして、前記修正されたロボット及び外部軸の現在位置を教示位置として記憶することを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項１７】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボットと外部軸とを制御するロボットの制御方法において、
前記ロボット及び前記外部軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、
教示作業時に、第１ステップとして、前記ロボット又は前記外部軸を接触対象物に接触させ、前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで接触力を演算して、前記接触力を基に前記接触対象物に対する位置修正量を演算し、
第２ステップとして、第１ステップで求めた前記位置修正量を基に前記ロボット及び前記外部軸の位置を修正し、
第３ステップとして、前記修正されたロボット及び前記外部軸の現在位置を教示位置として記憶することを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項１８】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボット及び前記ロボットの先端に取り付けた電動ガンによりスポット溶接を行うロボットの制御方法において、
前記ロボット及び電動ガンの可動電極軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、
プレイバック運転時に、第１ステップとして、前記電動ガンの可動電極を前記電動ガンの固定電極に対して先行動作させてワークに接触させ、前記電動ガンの可動電極軸の前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで接触検出して前記ワークに対する位置修正量を演算し、
第２ステップとして、第１ステップで求めた前記ワークの前記位置修正量を基に前記ロボット及び前記電動ガンの可動電極軸の位置を修正し、
第３ステップとして、溶接を実行し、
第４ステップとして、次の動作命令時に第２ステップで修正した前記位置修正量を動作指令から減算することを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項１９】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボット及び前記ロボットの先端に取り付けた電動ガンによりスポット溶接を行うロボットの制御方法において、
前記ロボット及び電動ガンの可動電極軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、
教示作業時に、第１ステップとして、前記電動ガンの可動電極を前記前記電動ガンの固定電極に対して先行動作させてワークに接触させ、前記電動ガンの可動電極軸の前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで接触検出して前記ワークに対する位置修正量を演算し、
第２ステップとして、第１ステップで求めた前記ワークの前記位置修正量を基に前記ロボット及び前記電動ガンの可動電極軸の位置を修正し、
第３ステップとして、前記修正されたロボット及び前記電動ガンの可動電極軸の現在位置を教示位置として記憶することを特徴とする溶接ロボットの制御方法。
【請求項２０】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボット及び前記ロボットの先端に取り付けた電動ガンによりスポット溶接を行うロボットの制御方法において、
前記ロボット及び電動ガンはモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、
第１ステップとして、電極交換時に、前記電動ガンの可動電極と固定電極の先端を接触させ、前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで接触力を演算し、 予め設定されたしきい値よりも大きくなった場合に前記可動電極軸を停止させ、前記可動電極軸の停止位置を基準位置１として記憶する過程と、
第２ステップとして、プレイバック運転中に可動電極と固定電極の先端を接触させて、第１ステップと同様な接触検出方法で前記可動電極軸を停止させ、前記可動電極軸の停止位置を全摩耗量として記憶する過程と、
第３ステップとして、前記電動ガンの可動電極を前記電動ガンの固定電極に対して先行動作させてワークに接触させ、第１ステップと同様な接触検出方法で前記可動電極軸を停止させ、前記可動電極軸の停止位置を基準位置２として記憶し、前記基準位置１と前記基準位置２との差から前記可動電極の摩耗量を演算し、前記全摩耗量と前記可動電極の摩耗量から前記固定電極の摩耗量を演算し、
第４ステップとして、第３ステップで求めた前記可動電極及び固定電極の摩耗量を基に前記ロボット及び電動ガンの可動電極軸の位置を修正して溶接を続けることを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項２１】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボット及び前記ロボットの先端に取り付けた電動ガンによりスポット溶接を行うロボットの制御方法において、
前記ロボット及び電動ガンはモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、
板厚の異なる複数枚の板を重ね合わせたワークを溶接するプレイバック運転時に、第１ステップとして、前記電動ガンの可動電極及び固定電極をワークに接触させ、前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで接触力を演算して、
第２ステップとして、前記接触力を基に、ナゲット位置を移動させたい方向の電極の加圧力が小さくなるように前記ワークに対する位置修正量を演算し、
第３ステップとして、第２ステップで求めた前記位置修正量を基に前記ロボット及び電動ガンの可動電極の位置を修正して溶接することを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項２２】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボット及び前記ロボットの先端に取り付けた電動ガンによりスポット溶接を行うロボットの制御方法において、
前記ロボット及び前記外部軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、
溶接終了時に、第１ステップとして、前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで、前記ロボット又は前記外部軸と接触対象物との接触力を演算して、
第２ステップとして、第１ステップで求めた前記接触力と予め設定された検出しきい値を比較し、
第３ステップとして、前記接触力が前記検出しきい値よりも大きい場合にはロボット及び前記外部軸を停止させるか、又は予め設定された溶着解除動作をさせるか、又は外部へ信号を出力させることを特徴とするロボットの制御方法。
【請求項２３】
モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボット及び前記ロボットの先端に取り付けた電動ガンによりスポット溶接を行うロボットの制御方法において、
前記ロボット及び電動ガンの可動電極軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、
プレイバック運転又は教示作業前に、第１ステップとして、前記電動ガンの可動電極軸が発生する力とその力により生じる前記電動ガンの固定電極側及び可動電極側のアームの撓み量との関係式を求め、
プレイバック運転又は教示作業時の加圧実行時に、第２ステップとして、前記電動ガンの可動電極軸の前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで検出した加圧力と前記関係式により、固定電極側及び可動電極側のアームの撓み量を求め、
第３ステップとして、前記撓み量から前記ロボットの位置修正量を求め、
第４ステップとして、前記位置修正量によりロボットを動作させ、可動電極及び固定電極の位置を維持することを特徴とする溶接ロボットの制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来のロボットはロボットの関節軸毎に位置速度制御系にて制御が行われていた。このような制御系でワークとの接触を伴うようなスポット溶接やシーム溶接や組立作業のプレイバック再生を行う際、ワーク自体の位置ズレやロボットがワークを把持した位置のズレなどがあると、図２９に示す従来の位置速度制御系では、位置決め精度を高くするために大きく設定されたゲインや積分器の作用により、大きなトルクが発生し、ロボットやエンドエフェクタやワークを破損させる危険性がある。また、逆に、接触時の作用力不足で、作業不良になる場合もある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の請求項２記載のロボット制御装置は、前記位置修正量を記憶する修正量記憶部を備え、前記指令修正部は次の動作指令時に前記位置修正量を前記動作指令から減算することを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の請求項９記載のロボット制御装置は、前記検出しきい値、前記指令調整量、前記時間調整量、前記撓み量をパラメータとして入力できる操作ペンダントを備えることを特徴とするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明の請求項１８記載のロボット制御方法は、モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボット及び前記ロボットの先端に取り付けた電動ガンによりスポット溶接を行うロボットの制御方法において、前記ロボット及び電動ガンの可動電極軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、プレイバック運転時に、第１ステップとして、前記電動ガンの可動電極を前記電動ガンの固定電極に対して先行動作させてワークに接触させ、前記電動ガンの可動電極軸の前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで接触検出して前記ワークに対する位置修正量を演算し、第２ステップとして、第１ステップで求めた前記ワークの前記位置修正量を基に前記ロボット及び前記電動ガンの可動電極軸の位置を修正し、第３ステップとして、溶接を実行し、第４ステップとして、次の動作命令時に第２ステップで修正した前記位置修正量を動作指令から減算することを特徴とするものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明の請求項１９記載のロボット制御方法は、モータ制御部の指令に基づいてモータを駆動し、前記モータに接続される駆動機構部を有するロボット及び前記ロボットの先端に取り付けた電動ガンによりスポット溶接を行うロボットの制御方法において、前記ロボット及び電動ガンの可動電極軸はモータにより駆動される機構部とモータ制御部を有し、前記モータ制御部と前記モータと前記機構部からなる実機部をシミュレーションするシミュレーション部とを備え、教示作業時に、第１ ステップとして、前記電動ガンの可動電極を前記前記電動ガンの固定電極に対して先行動作させてワークに接触させ、前記電動ガンの可動電極軸の前記シミュレーション部と前記実機部の状態量を比較することで接触検出して前記ワークに対する位置修正量を演算し、第２ステップとして、第１ステップで求めた前記ワークの前記位置修正量を基に前記ロボット及び前記電動ガンの可動電極軸の位置を修正し、第３ステップとして、前記修正されたロボット及び前記電動ガンの可動電極軸の現在位置を教示位置として記憶することを特徴とするものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
請求項５記載のロボットの制御装置によれば、検出位置と動作指令を基に、ロボット及び外部軸への位置修正量を演算することで、簡単な処理で高感度に接触検出して、ロボット及び外部軸で位置ズレを吸収することができる。
請求項６記載のロボットの制御装置によれば、予め設定された指令調整量だけ、ロボット及び外部軸の動作指令を接触対象物の内部に設けることで、目標位置よりも接触対象物の内部方向に位置ズレした場合にも対応して、接触することができる。
請求項７記載のロボットの制御装置によれば、予め設定された時間調整量だけ、ロボットに対する外部軸の動作指令を進めることで、接触対象物に外部軸を先に接触させ、外部軸のみで接触対象物の位置ズレ量を検出することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
請求項８記載のロボットの制御装置によれば、前記接触検出部で検出されるまでに前記接触対象物が撓む量をパラメータとして設定することで、接触対象物の剛性が低い場合にも、撓み量分も位置補正して、動作指令の位置で接触対象物と接触することができる。
請求項９及び１０記載のロボットの制御装置によれば、制御装置に付属した操作ペンダントの操作画面から、前記検出しきい値、前記指令調整量、前記時間調整量、前記撓み量をパラメータとして入力し、接触前後の前記状態量を連続量又は離散量の形式で表示し、パラメータの調整をすることで、作業者が直感的定量的に検出状態を把握でき、前記パラメータを容易に調整することができる。